CHLB ĐỨC – Viện Công nghệ Hóa học Fraunhofer ICT (Institute for Chemical Technology) tại vùng Pfinztal (thuộc thành phố Karlsruhe, CHLB Đức) giới thiệu các loại bọt xốp nhựa nhiệt dẻo mật độ rất thấp, lần đầu tiên có thể được xử lý thành các bộ phận nhẹ riêng lẻ bằng phương pháp in 3D và vòi phun áp lực được thiết kế đặc biệt.

Viện Công nghệ Hóa học Fraunhofer ICT, chuyên nghiên cứu và phát triển các lĩnh vực: hệ thống và vật liệu năng lượng, điện hóa ứng dụng, kỹ thuật môi trường và Polymer và hệ thống truyền động mới. Thành tựu mới nhất của các nhà nghiên cứu là bọt xốp nhựa nhiệt dẻo mật độ rất thấp, có thể được đúc thành các thành phần nhẹ riêng lẻ bằng phương pháp in 3D.

Để có thể sử dụng bọt xốp trong các quy trình sản xuất chồng lớp, các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Sản xuất và Tự động hóa Fraunhofer IPA (Manufacturing Engineering and Automation) có trụ sở tại thành phố Stuttgart (phía Nam CHLB Đức), trước đây đã phát triển một vòi phun đặc biệt phù hợp cho mục đích này. Đối với các ứng dụng quy mô nhỏ và các thành phần được tùy chỉnh riêng lẻ, in 3D thường là giải pháp tiết kiệm nhất. Do đó, các vật liệu mới với đặc tính mới áp dụng quy trình sản xuất chồng lớp đang xuất hiện trên thị trường ngày càng phổ biến. Các thành phần bọt xốp in là một trong những ứng dụng mới như vậy. Cho đến nay, công nghệ tiên tiến nhất là các sợi nhựa được nạp chất tạo bọt hóa học, sẽ nổi bọt trong quá trình in. Các nghiên cứu về axit polylactic (PLA) với chất tạo bọt hóa học để sản xuất các sản phẩm bọt xốp có mật độ 430 kg/m3. So với vật liệu nhỏ gọn, những bọt xốp này chỉ có mật độ 35%.

Viện Công nghệ Hóa học Fraunhofer ICT có cách tiếp cận khác
Ngược lại với phương pháp được mô tả ở trên, các sợi nhựa được tạo ra bằng phương pháp ép đùn tại Viện Fraunhofer ICT, được trộn với chất tạo xốp trong một quy trình mới được phát triển. Cho đến nay, quy trình này đã được chứng minh trên nhựa PLA sinh học hoàn toàn, bằng cellulose propionate (CP) một phần sinh học và polystyrene gốc dầu (PS) thường được sử dụng trong lĩnh vực bọt xốp nhựa nhiệt dẻo cổ điển. Những vật liệu này có nhiều ứng dụng như bọt xốp.

Tăng gấp mười lần
Trong các thử nghiệm ban đầu trên máy in 3D (được bán trên thị trường), các vật liệu được sản xuất bằng quy trình của Viện Fraunhofer ICT, đã tạo sản phẩm có mật độ thành phần 52 kg/m3, gần bằng 5% mật độ của vật liệu rắn. So với kỳ vọng, con số này đã tăng gấp mười lần. Mật độ của bọt xốp có thể được điều chỉnh dễ dàng trong phạm vi giá trị rộng bằng các thông số áp suất như: nhiệt độ hoặc tốc độ cấp nguyên liệu. Điều này cũng làm cho bọt xốp trở nên dễ sử dụng đối với rất nhiều ứng dụng của máy in. Do khả năng tạo bọt mạnh trong quá trình in tới khối lượng gấp khoảng 20 lần thể tích của vật liệu rắn, thời gian in liên quan đến khối lượng cũng có thể giảm đáng kể so với việc in vật liệu rắn, điều này càng làm tăng thêm hiệu quả chi phí của in 3D bọt xốp.

In “cấu trúc bánh sandwich” có tiềm năng giảm trọng lượng thành phẩm
Các phương pháp định hình kết hợp được áp dụng trong quá trình in ấn. Ví dụ, Viện Fraunhofer ICT đang nghiên cứu phương pháp in “cấu trúc bánh sandwich”, theo đó cấu trúc bao gồm các lớp phủ mỏng ở bên ngoài bộ phận làm bằng vật liệu rắn và lõi xốp ở giữa cấu trúc có thể được sản xuất trong một chu kỳ in. Các cấu trúc kết hợp như vậy sẽ có trọng lượng nhẹ vì chúng kết hợp các đặc tính cơ học ổn định với mật độ thấp.

Các ứng dụng trong lĩnh vực giao thông vận tải
Ông Jonas Fischer từ Trung tâm Sản xuất chồng lớp – ZAP (Center for Additive Production) tại Viện Fraunhofer IPA, ban đầu nhận thấy các ứng dụng khả thi trong lĩnh vực giao thông vận tải: “Trong lĩnh vực phương tiện, các giải pháp nhẹ đóng vai trò quan trọng. Các sản phẩm bọt xốp in được sử dụng tại những nơi thích hợp để giảm trọng lượng và do đó nâng cao hiệu quả vận chuyển của máy bay cũng như các phương tiện đường bộ và đường sắt”. Và bọt xốp in cũng tạo ra sự khác biệt đối với việc vận chuyển hàng hóa: Vật liệu đóng gói được in cho máy móc đặc biệt, phụ tùng đặc biệt và các sản phẩm cá nhân khác, giúp bảo vệ chúng khỏi bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển. Đồng thời, trọng lượng nhẹ của bao bì giúp giảm lượng khí thải trong quá trình vận chuyển bằng máy bay, tàu thủy hoặc xe tải. Bọt xốp cũng có thể dùng để sản xuất đệm ngồi cho xe lăn hoặc yên xe đạp chịu lực.

Để xem các tin bài khác về “Vật liệu nhẹ”, vui lòng nhấn vào đây.

 

Nguồn: Hannover Messe

Lưu ý: 

Để xem và khai thác hiệu quả nội dung của video clip nói trên (từ YouTube/ một dịch vụ của Google), Quý vị có thể thực hiện các bước sau:
1. Nếu tốc độ internet nhanh, có thể mở chế độ xem toàn màn hình bằng cách nhấn vào khung [ ] tại góc phải (phía dưới góc phải của video)
2. Chọn chế độ hình ảnh tốt nhất của đoạn video, hãy click vào hình bánh xe răng cưa và chọn chất lượng cao hơn (hoặc HD) theo ý muốn
3. Để hiển thị nội dung phụ đề, nhấn vào nút biểu tượng phụ đề [cc]. Một số video không có chức năng này sẽ không có biểu tượng phụ đề.
4. Quý vị có thể nghe hiểu tiếng Anh và có nhu cầu chia sẻ thông tin đến cộng đồng, hãy hỗ trợ techMAG biên dịch nội dung video và gửi cho chúng tôi để có cơ hội đăng thông tin lên technologyMag.net